第七章 原子的壳层结构 - 71 有两种原子,在基态时其电子壳层是
第七章 原子的壳层结构
7.1 有两种原子，在基态时其电子壳层是这样添充的：（1）n=1壳层、n=2壳层和3s 次壳层都填满，3p 次壳层填了一半。（2）n=1壳层、n=2壳层、n=3壳层及4s、4p、4d 次壳层都填满。试问这是哪两种原子？
解：每个壳层上能容纳的最多电子数为，每个次壳层上能容纳的最多电子数为。
22n )12(2+l （1）n=1壳层、n=2壳层填满时的电子数为：
10221222=×+×3s 次壳层填满时的电子数为：2)102(2=+×
3p 次壳层填满一半时的电子数为：3)112(22
1=+×× 此种原子共有15个电子，即Z=15，是P(磷)原子。
（2）与（1）同理：n=1,2,3三个壳层填满时的电子数为28个
4s、4p、4d 次壳层都填满的电子数为18个。
所以此中原子共有46个电子，即Z=46，是（钯）原子。
Pd 7.2 原子的3d 次壳层按泡利原理一共可以填多少电子？为什么？
答：根据泡利原理，在原子中不能有两个电子处在同一状态，即不能有两个
电子具有完全相同的四个量子数。对每一个次壳层,最多可以容纳个电
子。3d 次壳层的，所以3d 次壳层上可以容纳10个电子，而不违背泡利原理。
l ）（122+l 2=l 7.3 原子的S、P、D 项的量子修正值Na 01.0,86.0,35.1=Δ=Δ=ΔD p s 。把谱项表达成2
2
)(n Z R σ?形式，其中Z 是核电荷数。试计算3S、3P、3D 项的σ分别为何值？并说明σ的物理意义。 解：用量子数亏损表征谱项时 形式为 22)
(*Δ?=n R n R 用有效电荷表征时 形式为 2
2
22)(*n Z R n RZ σ?= 两种形式等价。令二者相等，则得到 Δ 与 σ 之间的关系
Δ?=?n n Z σ Δ
??=n n Z σ 用 Z = 11 和 n = 3 代入上式得 3S、3P、3D 项的σ值分别为：
3119.183 1.35S σ=?
=? 3119.630.86P σ=?=? 3111030.01
D σ=?≈? σ 代表因内层电子对核电荷的屏蔽效应、价电子的轨道贯穿效应和原子实的极化效应而使价电子感受到的核电荷数的亏损。Z ?σ 为价电子感受到的平均有效电荷。
对于钠原子，核电荷数为11。由于10个内层电子的电荷屏蔽，价电子感受到的有效核电荷数为1。价电子的轨道贯穿效应和原子实的极化效应又进一步使价电子感受到的核电荷数有所增加。特别是，价电子的轨道越扁，价电子轨道贯穿进入原子实的几率就越大，并因此越大程度地抵消了内层电子的电荷屏蔽，使得价电子感受到的核电荷数亏损程度降低，感受到的有效电荷增加。由于S 轨道最扁，所以3S 电子感受到的有效核电荷数最大。 7.4 原子中能够有下列量子数相同的最大电子数是多少？
(1),,;(2),;(3)l n l m n l n 。
答：（1）相同时，还可以取两个值：,,l n l m s m 21,21?==
s s m m ；所以此时最大电子数为2个。
（2）相同时，还可以取两l n ,l m 12+l 个值，而每一个还可取两个值，所以相同的最大电子数为s m l n ,)12(2+l 个。
（3）n 相同时，在（2）基础上，l 还可取个值。因此相同的最大电子数是：
n n 21
0n l ∑?=2)12(2n l N =+=7.5 从实验得到的等电子体系KⅠ、CaⅡ……等的莫塞莱图解，怎样知道从钾Z=19开始不填3d 而填4s 次壳层，又从钪Z=21开始填3d 而不填4s 次壳层？
解：该等电子体系在核外具有19个电子，前18个电子构成原子实。最后一个价电子决定着原子的能级和光谱。该等电子体系的光谱项可表达为
22
)(n
Z R T σ?=。此公式可变形为 )(1σ?=Z n R T 。等电子体系中的每个原子或者离子的3D、4S 光谱项都可以通过实验测量出来。利用实验结果作Z R
T ~关系图，即莫塞莱图。理论上，等电子体系的相同原子态给出的关系曲线应近似构成一条直线，且直线的斜率约为 1/n。从实验测量给出的结果图（参见教材215页图7.3）中可以看到，曲线斜率不同，两者交叉于Z=20和21之间。在Z ≤ 20时，曲线位于曲线下方；Z ≥ 21时情况相反。由图7—1所示的莫塞莱图可见，相交于Z=20与21之间。当Z=19和20时，的
S D 2243和23D 24S S D 2243和S 24
谱项值大于的值，由于能量同谱项值有D 23hcT E ?=的关系，可见从钾Z=19起到钙Z=20的能级低于能级，所以钾和钙从第19个电子开始不是填次壳层。从钪Z=21开始，谱项低于普项，也就是能级低于能级，所以，从钪Z=21开始填次壳层。 S 24D 23s d 43而填S 24D 23D 23S 24s d 43而不填
(完整版)第一章原子结构与性质知识点归纳
第一章 原子结构与性质知识点归纳 山东临沂市莒南三中（276600） 张琛 山东省烟台市蓬莱四中（265602） 马彩红 2．位、构、性关系的图解、表解与例析 (1)元素在周期表中的位置、元素的性质、元素原子结构之间存在如下关系： 同位素（两个特性）
3．元素的结构和性质的递变规律 4．核外电子构成原理 (1)核外电子是分能层排布的，每个能层又分为不同的能级。 随着原子序数递增 ① 原子结构呈周期性变化 ② 原子半径呈周期性变化 ③ 元素主要化合价呈周期性变化 ④ 元素的金属性与非金属形呈周期性变化 ⑤ 元素原子的第一电离能呈周期性变化 ⑥ 元素的电负性呈周期性变化 元素周期律 排列原则 ① 按原子序数递增的顺序从左到右排列 ② 将电子层数相同的元素排成一个横行 ③ 把最外层电子数相同的元素（个别除外），排成一个 纵行 周期（7个横行） ① 短周期（第一、二、三周期） ② 长周期（第四、五、六周期） ③ 不完全周期（第七周期） 性质递变 原子半径 主要化合价 元 素 周 期 表 族（18 个纵行） ① 主族（第ⅠA 族—第ⅦA 族共七个） ② 副族（第ⅠB 族—第ⅦB 族共七个） ③ 第Ⅷ族（第8—10纵行） ④ 结 构
(2)核外电子排布遵循的三个原理： a．能量最低原理b．泡利原理c．洪特规则及洪特规则特例 (3)原子核外电子排布表示式：a．原子结构简图b．电子排布式c．轨道表示式5．原子核外电子运动状态的描述：电子云 6．确定元素性质的方法 1．先推断元素在周期表中的位置。 2．一般说，族序数—2=本族非金属元素的种数(1 A族除外)。 3．若主族元素族序数为m，周期数为n，则： (1)m/n<1时为金属，m/n值越小，金属性越强： (2)m/n>1时是非金属，m/n越大，非金属性越强；(3)m/n=1时是两性元素。
大学无机化学第五章试题及答案
第五章 原子结构和元素周期表 本章总目标： 1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形 2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。 3：掌握各类元素电子构型的特征 4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。 各小节目标： 第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n = 。 第二节：微观粒子运动的特殊性 1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ= =）。 2：学习运用不确定原理（2h x P m π???≥ ）。 第三节：核外电子运动状态的描述 1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。 2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。 3：掌握核外电子可能状态数的推算。 第四节：核外电子的排布 1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。 2;掌握核外电子排布的三个原则： ○ 1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。 ○ 2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。 ○3Hund 原则——电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式
分别占据不同的轨道。 3:学会利用电子排布的三原则进行 第五节：元素周期表 认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。 第六节：元素基本性质的周期性 掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化 1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。 2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。 3：电子亲和能——在同一周期中，从左至右电子亲和能基本呈增加趋势，同主族，从上到下电子亲和能呈减小的趋势。 4：电负性——在同一周期中，从左至右随着元素的非金属性逐渐增强而电负性增强，在同一主族中从上至下随着元素的金属性依次增强而电负性递减。 习题 一选择题 1.3d电子的径向函数分布图有（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.1个峰 B.2个峰 C. 3个峰 D. 4个峰 2.波函数一定，则原子核外电子在空间的运动状态就确定，但仍不能确定的是（） A.电子的能量 B.电子在空间各处出现的几率密度 C.电子距原子核的平均距离 D.电子的运动轨迹 3.在下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A .3s B .3p x C . 3p z D .3d z2 4.下列各组量子数中，合理的一组是（） A .n=3，l=1，m l=+1，m s= +1/2 B .n=4，l=5，m l= -1，m s= +1/2 C .n=3，l=3，m l=+1，m s= -1/2
原子的壳层能量的计算与电子排布
原子的壳层能量与电子排布 李涛（安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011） 指导教师：张青林 摘要：各种元素的化学性质和物理性质的变化，显示出高度的规律性，这实际放映了原子结构的情况。 原子的电子排布并不是杂乱无章而是有规律可循，其遵循最低能量定理，泡利不相容原理以及 洪定则。掌握了这些，对原子的核外电子排布就会有一个清醒的认识。原子壳层能量是随原子 序数而变化的，随着原子序数的增加原子逐一增加的，电子填入支壳层的次序可由经验n+0.7L 描叙，其中n是主量子数，对应于主壳层，L是角动量量子数，对应于支壳层。 关键词：壳层能量，泡利原理，电子排布，轨道能量交错 引言：早在1803年道耳顿根据质量守恒及定比定律提出原子的学说，原子的研究就正式开始，到1912年柯塞尔提出多电子原子中的电子分布主壳层模行，即主量子数相同的电子处于同一主壳层中。对应于n=1，2，3，4…的主壳层分别用K，L，M，N….来表示在同一主壳层中，不同的轨道角量子数1又分成几个不同的分壳层，常用s,p,d,f,…..表示1=0，1，2，3，…的各种转动态。 1原子壳层能量随原子序数的变化 众所周知，随着原子的增加和壳层电子的逐一填充，原子的壳层能量会下降。对此可在电磁学理论基础上做出定性的解释。当一正电荷位于球心并有等量负电荷均匀分布于球壳上时，球内形成一沿径向向外的电场，凡原在球壳内的负电荷都会因这一电场的作用而引起能量的下降。原子序数为Z的原子变为 Z+1的原子时，新加入电子的电荷沿径向和角向按一定几率分布，核新增的单位正电荷和新加入的电子在核外一定范围内形成一类似的附加电场，使有一定几率分布处于该场中的原有电子能量下降。电子处于附加电场中的几率越大和离核越近，则将其移到无穷远时需要更多的功，因而这些电子的能量越低。显见，当考虑库仑相互作用能时，随着原子序数的增加原子的壳层能量下降。 事实上，影响原子的壳层能量的因素很多，除电子的动能外，还有吸引能和其他电子的排斥作用能，自旋相关效应能，相对论效应能和旋一轨相互作用能，要精确计算这些影响是困难的，所以我们仅准备在原子物理学范畴内定性讨论原子的壳层能量随原子序数Z增加的增加而下降的规律。 根据光谱的实验数据总结和计算得出：在不违背泡利原理和最低能量的情况下，随着原子序数的增加，原子逐一增加的电子填入支壳层的次序可由经验则n+0.7L【1】描述，其中n是主量子数，对应于主壳层；L 是角动量量子数，对应支壳层。按该经验规则各支壳层如表1所示。 表1 周期表中元素排列的先后，原子逐一增加电子的次序[2】 电子填 补次序1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d n+0.7L1.0 2.0 2.7 3.0 3.7 4.0 4.4 4.7 5.0 5.4 5.7 6.0 6.1 6.4 6.7 7.0 7.1 7.4 但从X射线表示谱和吸收限的情况【1.2】可知:原子的内支壳层的能量顺序与原子逐一增加电子的能量顺序不同,内支壳层的能量顺序是n越小，能量越低；n相同时，L越小，能量越低。内支壳层能量的高低次序按从小到大排列如表2所示。 随着原子序数的增加和电子的逐一填充，原子的外支壳层逐渐过渡到内支壳层，支壳层能量次序由表1过渡到表2。比较表1和表2的能量次序不难发现，表2中某些n小L大的支壳层能量次序相对于表1
第三节多电子原子的原子结构
第三节多电子原子的原子结构 外层只有一个电子时，由于该电子仅受到核的吸引如氢原子或类氢原子，可以精确求解出波函数。但多电子原子核外有2个以上的电子，电子除受核的作用外，还受到其他电子对它的排斥作用，情况要复杂得多，只能作近似处理。但上述氢原子结构的某些结论还可用到多电子原子结构中： 在多电子原子中，每个电子都各有其波函数ψi，其具体形式也取决一组量子数n、l、m。多电子原子中的电子在各电子层中可能占据的轨道数，与氢原子中各电子层轨道数相等。 多电子原子中每个电子的波函数的角度部分Y（θ，φ）和氢原子Y（θ，φ）相似，所以多电子原子的各个原子轨道角度分布图与氢原子的各个原子轨道的角度分布图相似。同理两者的Y 2图也相似。 处理多电子原子问题时，认为其他电子对某个电子i的排斥，相当于其他电子屏蔽住原子核，抵消了一部分核电荷对电子i的吸引力，称为其他电子对电子i的屏蔽作用（screening effect）,引进屏蔽常数σ（screening constant）表示其他电子所抵消掉的核电荷。这样多电子原子中电子i的能量公式可表示为 式中(Z –σ)= Z′称为有效核电荷(effective nuclear charge)。多电子原子电子的能量和Z、n、σ有关。Z愈大，相同轨道的能量愈低，如基态氟原子1s电子的能量比基态氢原子1s电子的能量低；n愈大，能量愈高；起屏蔽作用的电子愈多，总的屏蔽作用愈强。σ愈大，能量愈高。影响σ有以下因素： 1. 外层电子对内层电子的屏蔽作用可以不考虑，σ=0； 2. 内层 (n-1层)电子对最外层(n层)电子的屏蔽作用较强，σ=，离核更近的内层(n-2层)电子对最外层电子的屏蔽作用更强，σ=； 3. 同层电子之间也有屏蔽作用，但比内层电子的屏蔽作用弱，σ=，1s之间σ=。n相同l 不同时，l愈小的电子，它本身的钻穿能力愈强，离核愈近，它受到其他电子对它的屏蔽作用就愈弱，能量就愈低E n s ＜E n p ＜E n d ＜E n f。 氢原子只有1个电子，无屏蔽作用，其激发态能量与l无关。 4. l相同，n不同时，n愈大的电子受到的屏蔽作用愈强，能量愈高： E n s ＜E（n+1）s ＜E(n+2)s ＜… E n p ＜E（n+1）p ＜E(n+2)p ＜… 5. n 、l都不同时，情况较复杂。比如3d和4s，会出现n小的反而能量高的现象，E4s＜E3d，称为能级交错。 美国科学家鲍林(Pauling L C)根据大量的光谱数据计算出多电子原子的原子轨道的近似能级顺序，如下图
第一章《原子结构与性质》全章教案
第一章物质结构与性质教案 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 第一节原子结构 第一课时 知识与技能： 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义 5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 方法和过程： 复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 情感和价值观：充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。 教学过程： 1、原子结构理论发展 从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。 〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律：
第5章 原子结构和元素周期系 习题及参考答案Yao
第五章 原子结构和元素周期系 1) 氢原子的可见光谱中有一条谱线，是电子从n =4跳回n =2的轨道时放出的辐射能所产生的，试计算该谱线的波长。 解: 18422.1810=J 4E -?—，18 22 2.1810=J 2E -?— 1818181922222.1810 2.181011=()()=2.1810 4.08710J 4224E ----?????---?-=? ??? ∵=E h ν? ∴ 191914134 4.08710 4.08710J ==6.16910s 6.62610J s h ν----??=?? 817141 310m s ==4.86310m=486.3nm 6.16910s c λν----?=?? 2) 下列的电子运动状态是否存在？为什么？ ① n =2，l =2, m =0, m s =+2 1; ② n =3, l =2, m =2, m s =+ 2 1; ③ n =4，l =1, m =－3, m s =+2 1; ④ n =3，l =2, m =0, m s =+ 2 1。 解：① 不存在，因为 l = n 。 ②、④ 存在。 ③ 不存在。因为m > l 3) 对下列各组轨道，填充合适的量子数： ① n =?，l =2, m =0, m s =+2 1; ② n =2，l =?, m =－1, m s =－2 1; ③ n =4，l =2, m =0，m s =?; ④ n =2，l =0, m =?, m s =+ 2 1。 解：① n ≥3；② l = 1； ③m s = +1 2 或 -1 2; ④ m = 0。 4) 试用s, p, d, f 符号表示下列各元素原子的电子分布式，并分别指出它们各属于第几周期、 第几族？① 18Ar ； ② 26Fe ； ③ 29Cu ； ④ 35Br 。 解: ① 18Ar 1s 22s 22p 63s 23p 6 第三周期 ⅧA 族 ② 26Fe 1s 2 2s 22p 63s 23p 63d 64s 2 第四周期 ⅧB 族 ③ 29Cu 1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1 第四周期 ⅠB 族
第一章 原子结构(习题答案)
第一章原子结构 一、选择题 1. 所谓原子轨道是指 ( C) （A）一定的电子云；（B）核外电子的几率； （C）一定的波函数；（D）某个径向分布函数。 2. 下列各组量子数中是氢原子薛定锷方程合理解的一组是 ( D) （A）3,0,-1,+1/2 （B）2,-1,0,+1/2 （C）2,0,-1,-1/2 （D）3,2,+1,-1/2 3. 下列各组量子数中错误的是( ) （A） n=3,l=2,m=0,s=+1/2 （B）n=2,l=2,m= -1,s= -1/2 （C） n=4,l=1,m=0,s= -1/2 （D） n=3,l=1,m= -1,s=+1/2 4. 在一个多电子原子中,下列各套量子数的电子,能量最大的一组( ) （A）2,1,+1,+1/2 （B）3,1,0,-1/2 （C）3,2,+1,+1/2（D）3,1,-1,+1/2 5. 将氢原子的1s电子分别激发到4s、4p轨道,能量的关系是( ) （A）前者>后者（B）前者<后者 （C）两者相同（D）无法判断 6. 下列哪一轨道上的电子, 在YZ平面上的电子云密度为零( ) （A）3p x（B）3d z2（C）3p y（D）3s 7. Li2+基态电子能量可以表示为(R=13.6ev) ( ) （A）-R （B）-R/2 （C）-9R（D）-3R 8. 对于角量子数l=2的一个电子，其磁量子数m的取值是( )
（A）只可以有一个数值； （B）只可以取某三个值中的任何一个； （C）只可以取某五个值中的任何一个； （D）只可以取某七个值中的任何一个； 9. 对于主量子数n=3的电子层，可以容纳的轨道数和电子数是( ) （A）3和6；（B）3和9； （C）9和 18；（D）3和18 10. 下列各种电子构型中,属于原子激发态的是( ) （A）1s22s22p63s1；（B） 1s22s22p63s2； （C）1s22s22p63s13p1；（D） 1s22s22p5 11.元素A,B,C,D均为主族元素,元素A、B的正离子与C、D的负离子具有相同的电子层结构,且A离子半径大于B离子半径,C离子半径大于D离子半径,则它们的原子序数大小顺序是( ) （A）A>B>C>D；（B）D>C>B>A； （C）C>D>A>B；（D）B>A>D>C。 12. 3d电子的径向分布图有( ) （A）2个峰（B）3个峰（C）1个峰（D）4 个峰 13. 下列元素中, 各基态的第一电离势最大的是( ) （A）Be （B）C （C）B （D）N 14. 原子最外层电子是4s1的元素有( ) （A）一个（B）2个（C）3个（D）4个 15. 在第四周期元素基态原子中，未成对电子数最多可达( ) （A）2个（B）3个（C）5个（D）6个
第七章 原子的壳层结构 - 71 有两种原子,在基态时其电子壳层是
第七章 原子的壳层结构 7.1 有两种原子，在基态时其电子壳层是这样添充的：（1）n=1壳层、n=2壳层和3s 次壳层都填满，3p 次壳层填了一半。（2）n=1壳层、n=2壳层、n=3壳层及4s、4p、4d 次壳层都填满。试问这是哪两种原子？ 解：每个壳层上能容纳的最多电子数为，每个次壳层上能容纳的最多电子数为。 22n )12(2+l （1）n=1壳层、n=2壳层填满时的电子数为： 10221222=×+×3s 次壳层填满时的电子数为：2)102(2=+× 3p 次壳层填满一半时的电子数为：3)112(22 1=+×× 此种原子共有15个电子，即Z=15，是P(磷)原子。 （2）与（1）同理：n=1,2,3三个壳层填满时的电子数为28个 4s、4p、4d 次壳层都填满的电子数为18个。 所以此中原子共有46个电子，即Z=46，是（钯）原子。 Pd 7.2 原子的3d 次壳层按泡利原理一共可以填多少电子？为什么？ 答：根据泡利原理，在原子中不能有两个电子处在同一状态，即不能有两个 电子具有完全相同的四个量子数。对每一个次壳层,最多可以容纳个电 子。3d 次壳层的，所以3d 次壳层上可以容纳10个电子，而不违背泡利原理。 l ）（122+l 2=l 7.3 原子的S、P、D 项的量子修正值Na 01.0,86.0,35.1=Δ=Δ=ΔD p s 。把谱项表达成2 2 )(n Z R σ?形式，其中Z 是核电荷数。试计算3S、3P、3D 项的σ分别为何值？并说明σ的物理意义。 解：用量子数亏损表征谱项时 形式为 22) (*Δ?=n R n R 用有效电荷表征时 形式为 2 2 22)(*n Z R n RZ σ?= 两种形式等价。令二者相等，则得到 Δ 与 σ 之间的关系 Δ?=?n n Z σ Δ ??=n n Z σ 用 Z = 11 和 n = 3 代入上式得 3S、3P、3D 项的σ值分别为：
第一章第一节原子结构练习题(带答案)
一、原子的诞生 1.在物质结构研究的历史上,首先提出原子内有原子核的科学家是( ) 解析:汤姆生最早提出了电子学说,道尔顿最早提出了原子学说,卢瑟福最早提出了原子核,玻尔最早提出了原子的行星模型。 答案:C 2.下列说法中,不符合现代大爆炸宇宙学理论的是( ) A.我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸 B.恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素 C.氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母 D.宇宙的所有原子中,最多的是氢元素的原子 答案:B 3.据报道,月球上有大量3He存在。下列关于3He的说法正确的是( ) A.是4He的同分异构体 B.比4He多一个中子 C.是4He的同位素 D.比4He少一个质子 答案:C 二、能层与能级 1..M能层对应的电子层是( ) A.第一能层 B.第二能层 C.第三能层 D.第四能层 答案:C 2.下列各能层中不包含p能级的是( ) 答案:D 3.下列各电子能层中含有3p能级的是( ) 能层能层能层能层 答案:C 能层具有的能级数为( ) 解析:每一个能层所具有的能级数等于能层序数,N能层为第四能层,故能级数为4。 答案:B 5.下列各能层中不包含d能级的是( ) 能层能层能层能层答案:C 6.下列能级中,不属于M能层的是( ) 答案:B 7.在N能层中,最多能容纳的电子数为( ) 答案:D 9.下列能级中可容纳电子数最多的是( ) 答案:D 10.下列说法正确的是( ) A.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B.同一原子中,2p、3p、4p电子的能量相等 C.能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动 D.各能层含有的能级数为n(n为能层序数) 答案:D 11.下列是关于多电子原子核外电子运动规律的叙述,其中叙述正确的是( ) A.核外电子是分层运动的 B.所有电子在同一区域里运动 C.能量高的电子在离核近的区域运动 D.同一能层的电子能量相同 答案:A 12.画出Be、N、Ne、Na、Mg这些元素的基态原子结构示意图,并回答下列问题:( (1)只有K层与L层的元素有 (2)含有M层的有 (3)最外层电子数相同的有。 答案: (1)Be、N、Ne (2)Na、Mg (3)Be、Mg 三、构造原理和电子排布式 1.若以E(n l)表示某能级的能量,以下各式中正确的是( ) (3s)>E(2s)>E(1s) (3s)>E(3p)>E(3d) (4f)>E(4s)>E(3d) (5s)>E(4s)>E(4f) 答案:A 2.某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,下列说法中不正确的是( ) A.该元素原子中共有25个电子 B.该元素原子核外有4个能层 C.该元素原子最外层共有2个电子 D.该元素原子M电子层共有8个电子 答案:D 原子的结构示意图为。则x、y及该原子3p能级上的电子数分别为( )、6、4 、8、6 、8、6 ~20、3~8、1~6
第5章 原子结构自测题
第5章原子结构自测题 一、单选题 1．下列说法中符合泡里原理的是（） （A）在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的电子 （B）在原子中，具有一组相同量子数的电子不能多于两子 （C）原子处于稳定的基态时，其电子尽先占据最低的能级 （D）在同一电子亚层上各个轨道上的电子分布应尽先占据不同的轨道，且自旋平行。 2.下列哪一原子的原子轨道能量与角量子数无关? （A）Na（B）Ne （C）F ( D) H 3．某基态原子的第六电子层只有2个电子时，则第五电子层上电子数目为（） （A）8 （B）18 （C）8-18 （D）8-32 4．下列各组量子数，不正确的是（） （A）n=2,l=1,m=0,ms=-1/2 （B）n=3,l=0,m=1,ms=1/2 （C）n=2,l=1,m=-1,ms=1/2 （D）n=3,l=2,m=-2,ms=-1/2 5．下列基态离子中，具有3d7电子构型的是（） （A）Mn2＋（B）Fe2＋（C）Co2＋（D）Ni2＋ 6．和Ar具有相同电子构型的原子或离子是（） （A）Ne （B）Na+（C）F－（D）S2－ 7．基态时，4d和5s均为半充满的原子是（） （A）Cr （B）Mn （C）Mo （D）Tc 8．在下列离子的基态电子构型中，未成对电子数为5的离子是（） （A）Cr3＋（B）Fe3＋（C）Ni2＋（D）Mn3＋ 9．某元素的原子在基态时有6个电子处于n=3,l=2的能级上，其未成对的电子数为 （） （A）4 （B）5 （C）3 （D）2 10．下列原子的价电子构型中，第一电离能最大的原子的电子构型是（） （A）3s23p1 （B）3s23p2（C）3s23p3（D）3s23p4 11．角量子数l=2的某一电子，其磁量子数m ( ) （A）只有一个数值（B）可以是三个数值中的任一个 （C）可以是五个数值中的任一个（D）可以有无限多少数值 二、填空题 1．位于第四周期的A、B、C、D四种元素，其价电子数依次为1,2,2,7,其原子序数按A、B、C、D的顺序增大。已知A和B的次外层电子数为8，C和D的次外层电子数为18，由此可以推断四种元素的符号是。其中C和D所形成的化合物的化学式应为。 2．已知某元素的四个价电子的四个量子数分别为（4,0,0,+1/2），（4,0,0,-1/2），（3,2,0, +1/2），（3,2,1,+1/2），则该元素原子的价电子排布为， 此元素是。
高中化学：第1章原子结构
第1章原子结构 1.写出决定原子结构的n，l，m 和m s四个量子数取值规定及其物理意义。 【答案】 n 主量子数：表示电子离核的平均距离（电子层），n 越大，电子离核平均距离越远。 主量子数n的取值：1、2、3….（正整数） l 角量子数( 又称副量子数)：是用来描述不同亚层的量子数和原子轨道形状。主量子数n的取值。 角量子数l的取值n =1 l = 0 n =2 l = 0 、1 n =3 l = 0 、1、2 n =4 l = 0 、1、2… n-1 磁量子数m：是用来描述原子轨道在空间的伸展方向 磁量子数(m) 的取值: l = 0 m = 0（1个空间伸展方向） l = l m = +l、0、-l（3个空间伸展方向） l =2 m = +2、+l、0、-l 、-2（5个空间伸展方向） l = l m ＝0 ，± 1 ，±2 ，…，± l （2 l +1个） 自旋量子数m s = +1/2 m s = -1/2 2.当n＝4 时，角量子数可以取哪些值？用原子轨道符号表示之。 【答案】 角量子数可以取值0、1、2、3 原子轨道符号s、p、d、 f 3.原子核外电子的排布遵循哪些规则？ 【答案】 最低能量原理：电子在核外排列应尽先分布在低能级轨道上, 使整个原子系统能量最低。 Pauli不相容原理：每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式相反的电子。 Hund 规则：在n 和l 相同的轨道上分布的电子,将尽可能分占m 值不同的轨道, 且自旋平行。
4.写出原子序数为6，8，11，24，29 的元素其核外电子排布，指出它们在周期表中的位置，并写出名称和符号。 【答案】 原子序数为6，[He]2s22p2 第2周期，第4主族，碳C 原子序数为8，[He]2s22p4 第2周期，第6主族氧O 原子序数为11，[Ne]3s1 第3周期，第1主族，钠Na 原子序数为24，[Ar] 3d54s1 第4周期，第6副族，铬Cr 原子序数为29，[Ar] 3d10s1 第4周期，第1副族，铜Cu 5.什么是元素的电负性？周期表中元素电负性的变化规律如何？ 【答案】 电负性: 元素的原子在分子中吸引电子的能力称为元素的电负性。 变化规律，同一族从上到下逐渐减小，同一周期从左向右逐渐增大。 6.下列哪些元素容易得电子成为负离子？哪些容易失电子成为正离子？O，Na，I，B，Sr，Al，Cs，Ba，S，Se 【答案】 金属元素容易失电子成为正离子Na，Sr，Al，Cs，Ba，Se 非金属元素容易得电子成为负离子O，I，B，S
选修3第一章《原子结构与性质》全章教案
第一节原子结构 第一课时 知识与技能： 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义 5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 教学内容： 一、原子结构理论发展 从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。 〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律： 核外电子排布的一般规律 (1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次 排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。 (2)原子核外各电子层最多容纳个电子。 (3)原于最外层电子数目不能超过个(K层为最外层时不能超过个电 子)。 (4)次外层电子数目不能超过个(K层为次外层时不能超过个)，倒 数第三层电子数目不能超过个。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排个电子；当M层不是最外层时，最多可排个电子 练习: 1、画出下列原子的结构示意图：Be、N、Na、Ne、Mg 在这些元素的原子中，最外层电子数大于次外层电子数的有，最外层电子数与次外层电子数相等的有，最外层电子数与电子层数相等的有； L层电子数达到最多的有，K层与M层电子数相等的有。 2、A元素原子的M电子层比次外层少2个电子。B元素原子核外L层电子数比最外层多7个电子。（1）A元素的元素符号是，B元素的原子结构示意图为________________； （2）A、B两元素形成化合物的化学式及名称分别是__ _____ _。 二、能层与能级 能层：多电子原子的核外电子的________是不同的，按电子的______差异，可将核外电子分成不同的能层由内而外可以分为： 第一、二、三、四、五、六、七……能层
选修3第一章原子结构与性质知识总结
第一章 原子结构与性质知识点归纳 2．位、构、性关系的图解、表解与例析 同位素（两个特性）
3．元素的结构和性质的递变规律 4．核外电子构成原理 (1)核外电子是分能层排布的，每个能层又分为不同的能级。 (2)核外电子排布遵循的三个原理： a ．能量最低原理 b ．泡利原理 c ．洪特规则及洪特规则特例 (3)原子核外电子排布表示式：a ．原子结构简图 b ．电子排布式 c ．轨道表示式 5．原子核外电子运动状态的描述：电子云 6．确定元素性质的方法 第二章 分子结构与性质复习 随着原子序数递增 ① 原子结构呈周期性变化 ② 原子半径呈周期性变化 ③ 元素主要化合价呈周期性变化 ④ 元素的金属性与非金属形呈周期性变化 ⑤ 元素原子的第一电离能呈周期性变化 ⑥ 元素的电负性呈周期性变化 元素周期律 排列原则 ① 按原子序数递增的顺序从左到右排列 ② 将电子层数相同的元素排成一个横行 ③ 把最外层电子数相同的元素（个别除 外），排成一个纵行 周期 （7个 横行） ① 短周期（第一、二、三周期） ② 长周期（第四、五、六周期） ③ 不完全周期（第七周期） 元 素 周 期 表 族（18 个纵行） ① 主族（第ⅠA 族—第ⅦA 族共七个） ② 副族（第ⅠB 族—第ⅦB 族共七个） ③ 第Ⅷ族（第8—10纵行） ④结 构
1、微粒间的相互作用 （2）共价键的知识结构 2．分子构型与物质性质 （1）微粒间的 相互作用 σ键 π键 按成键电子云 的重叠方式 极性键 非极性键 一般共价键 配位键 离子键 共价键 金属键 按成键原子 的电子转移方式 化学键 范德华力 氢键 分子间作用力 本质：原子之间形成共用电子对（或电子云重叠） 特征：具有方向性和饱和性 σ键 特征 电子云呈轴对称 （如s —s σ键、 s —p σ键、p —p σ键) π键 特征 电子云分布的界面对通过键轴的一个平面对称（如p —p π键） 成键方式 共价单键—σ键 共价双键—1个σ键、1个π键 共价叁键—1个σ键、2个π键 规律 键能：键能越大，共价键越稳定 键长：键长越短，共价键越稳定 键角：描述分子空间结构的重要参数 用于衡量共价键的稳定性 键参数 共 价 键
第一章原子结构和元素周期系
第一章 原子结构和元素周期系 1、原子核外电子运动有什么特性？ 解：原子核外电子的运动和光子的运动一样，具有波粒二象性。不能同时准确测定它的位置和速度，即服从测不准关系，因而电子的运动不遵循经典力学，无确定的运动轨道，而是服从量子力学，需用统计规律来描述。也就是说量子力学研究的只是电子在核外空间某地方出现的可能性，即出现的几率大小。 2、氢光谱为什么可以得到线状光谱？谱线的波长与能级间能量差有什么关系？求电子从第四轨道跳回第二轨道时，H β谱线之长。 解：在通常情况下，氢原子的电子在特定的稳定轨道上运动不会放出能量。因此在通常条件下氢原子是不会发光的。但是当氢原子受到激发（如在高温或电场下）时，核外电子获得能量就可以从较底的能级跃迁到较高的能级，电子处于激发态，处于激发态的电子不稳定，它会迅速地跳回到能量较底的能级，并将多余的能量以光的形式放出，放出光的频率（或波长）大小决定于电子跃迁时两个能级的能量差，即： νh E E E =-=?21 由于轨道能量的量子化，即不连续的，所以激发态的电子由较高能级跳回到较低能级时，放出光的频率（或波长）也是不连续的，这是氢原子光谱是线状光谱的原因。 谱线的波长和能量的关系为： h E E C 1 2-＝ ＝ν λ ＝3.289×1015( 22 2111n n -) 电子从第四轨道跳回第二轨道时，H B 谱线的波长为：
1 14221510167.6)4 121( 10289.3-?=-?=S ν ν λC = nm m s s m 4861086.410167.610371 141 8=?=????=---λ 3、当氢原子的一个电子从第二能级跃迁至第一能级，发射出光子的的波长为121.6nm ，当电子从第三能级跃迁至第二能级，发射出光子的的波长为656.3nm 。试通过计算回答： (1) 哪一种光子的能量大？ (2) 求氢原子中电子的第三与第二能级的能量差，以及第二与第一能级的能量差。 解：(1) 由于能量与波长有如下关系 λ νλ νhC E h E C = ∴== ， 由此可知：波长越短，能量越高，因此电子从第二能级跃迁到第一能级发射出的光子能量大。 (2) 根据公式：λhC E = ? λ hC E E E = -=?121 m S m S J 9 1834106.12110310626.6---??????= J 181063.1-?= λ hC E E E = -=?232 m S m S J 9 1834103.65610310626.6---??????= J 191003.3-?= 4、氢原子的核外电子在第四轨道上运动时的能量比它在第一轨道上运动的能量多12.7eV 。这个核外电子由第四轨道跃入第一轨道时，所发出的频率和波长是多少？
第二章 自由离子和原子电子结构
第二章 自由离子和原子的电子结构 1.单电子体系定态薛定谔方程及其解 氢原子及类氢离子是单核单电子体系，假定核处于质心不动，在 Born-Oppenheimer 近似下电子运动的薛定谔方程为 (xyz)E )(H φφ=∧ xyz ……（2－1） 哈密顿算符r Ze m V 2 2 2 2T H - ?- =+=∧∧ ∧ 2 ? 是Laplacian 算符，2 22 22 22 z y x ?? + ?? + ?? ? ＝ ，氢原子序数1=Z ， 变换坐标解方程（2－1），得本征值：)(6 .1322 22 4 2 eV n Z n me Z E -=- = ， 本征函数：)()()(θ?θ?φlm nl nlm Y r R r = ……（2－2）， 径向函数)(r R nl 只与r 有关，球谐函数：)()()(?θθ?m lm lm Y ΦΘ=， m l n 、、为主量子数、角量子数和磁量子数； ∞ 、、、＝ 21n ， 1210-n l 、、、、＝ ， l m ±±±=、、、、 210。 单电子原子波函数)()()(θ?θ?φlm nl nlm Y r R r =，即原子轨道，若再考 虑电子自旋）（σηs m （其中s m 为）（或σβσα)(）： )()()(σηθ?φθ?σψr r nlm m nlm s l =，称为自旋－轨道。 ∧ ∧ z s s 、 只与自旋坐标σ有关，∧ ∧ z l l 、2 只与空间坐标有关；故 ∧ ∧∧ ∧ ∧ z z s s l l H 、、、、2 2 彼此对易，有共同本证函数 )(θ?σψ r s l m nlm ，例如 )2 1 123θ?σψ r （、 、－、，2 11 322 11 32-=-∧ E H ，本征值：9 6 .132 Z E -=， 2 11 32)12(22 11 322 2 -+=-∧ l ，本征值：26 ，
第七章原子结构与元素周期系
第7章 原子结构与元素周期系 CHAP.7 ATOMIC STRUCTURE AND PERIODIC SYSTEM OFELEMENTS 7.1原子结构的基本模型 MAIN MODEL OF ATOMIC STRUCTURE7. 不连续的,线状的; 线状光谱(不连续光谱) 带状光谱(连续光谱) 有规律. 1.1玻尔的氢原子模型1.氢原子光谱:氢原子光谱特征: 12215s )121(10289.3??×=n v 发现: 任何单原子气体受激时都发射线状光谱.不同元素原子所发出的谱线各不相同,相同元素原子所发出的谱线都是一样的 特征谱线: 元素原子所发出谱线. 2.玻尔理论的要点: 核外电子只能在定态轨道运动,且既不吸收,也不辐射能量;不同定态轨道能量不同,且不连续;原子轨道不同能量状态称为能级.基态: 通常原子所处的能量最低状态(电子在离核较近,能量较低轨道上运动). 激发态: 原子中电子处于离核较远,能量较高轨道上运动的状态. 电子可在不同的定态轨道间跃迁,在这过程中吸收一定的辐射或以光的形式放出能量. 吸收或发出辐射的频率n 与两个定态轨道间能量差D E 的关系为: h E E h E 始终?=Δ=ν 式中h 为普朗克常数(6.626×10-34J·s).例如当氢原子中电子从n=3的轨道跃迁回n=2的轨道时所发射光的波长为: ) 1045.5(1042.2101000.310626.619199834???×??×?××××=Δ=E hc λ = 656.0nm 不同的原子,由于核电荷数和核外电子数不同,电子运动轨道的能量有差别,因而不同元素的原子就具有自己的特征谱线. 正由于原子轨道的能量是不连续的(即量子化),所以原子光谱是一种线状光谱. 3.玻尔理论的不足: 7.1.2量子力学原子模型 1. 微观粒子的运动特征: (1)波粒二象性:光具有波粒二象性. 1927年,Davissson 和Germer 应用Ni 晶体进行电子衍射实验,证实电子也具有波动性. 阴极射线管中两极间的小轮当电子流通过时会转动说明电子也具有粒子性. (2)统计性: 1927年,海森堡提出的测不准原理能说明电子这种微观粒子的运动规律 电子衍射实验:测不准原理: 对于具有波粒二象性的微粒而言,不可能同时准确测定它们在某瞬间的位置和速度(或动量). 原子核外电子运动没有确定的轨道,而是具有按概率分布的统计规律. 2.波函数与原子轨道角度分布图: (1) 波函数(Y ): 1926年薛定谔提出了描述微观粒子运动的基本方程薛定谔方程:式中:Y 称为波函数; E 为原子的总能量; V 为原子核对电子的吸引能; m 为电子的质量; h 为普朗克常数; x、y、z 为电子的空间坐标.对于氢原子来Ψ??=?Ψ?+?Ψ?+?Ψ?)(8)(2222222V E h m z y x π
第一章原子结构
原子结构与性质 1.能层、能级与原子轨道 (1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的是不同的，按照电子的差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N、O、P、Q……表示相应的第一、 二、三、四、五、六、七……能层，能量依次升高。 (2)能级：同一能层里的电子的也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即：。 (3)原子轨道：表示电子在原子核外的一个空间。 (4)原子轨道的能量关系 (5)能层、能级与原子轨道的关系
2．原子核外电子的排布规律 (1)构造原理：从氢原子开始，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按下图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。这个规律称为构造原理。如图为构造原理示意图，亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图： (2)泡利原理 每个原子轨道里最多只能容纳个电子，且自旋状态。如2s2轨道 上的电子排布图为，不能表示为。 (3)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是，且
自旋状态。如2p3的电子排布图为，不能表示为或 。 洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在(p6、d10、f14) (p3、d5、f7)和(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的基态 原子电子排布式为，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。 3．电子跃迁与原子光谱 (1)能量最低原理：原子的电子排布遵循能使整个原子的能量 处于状态，简称能量最低原理。 (2)原子的状态 ①基态原子：处于的原子。 ②激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从跃迁到状态的原子。 (3)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会或不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。 (4)基态、激发态及光谱示意图 4．原子结构与周期表的关系 (1)原子结构与周期的关系 每周期第一种元素的最外层电子的排布式为n s1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余为n s2n p6。 (2)主族和0族元素的价电子排布特点 ①主族